计及陆上电网外送能力影响的海上直流系统经济并网规划

黄玲玲; 薛禹; 刘阳; 卞雅婕; 符杨

doi:10.7500/AEPS20240929002

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计及陆上电网外送能力影响的海上直流系统经济并网规划

海上风电系统关键技术 | 更新时间：2025-09-25

- 计及陆上电网外送能力影响的海上直流系统经济并网规划
- Economic Grid-connected Planning of Offshore DC System Considering Transmission Capability of Onshore Power Grid
- 电力系统自动化 2025年49卷第17期页码：56-67
- 作者机构：
  
  1.海上风电技术教育部工程研究中心（上海电力大学），上海市 200090
  2.上海电力大学电气工程学院，上海市 200090
- 作者简介：
  
  黄玲玲(1982—)，女，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：风电运维和风电并网规划等。E-mail：linglinghuang82@126.com
  薛禹(2000—)，男，硕士研究生，主要研究方向：海上风电并网规划与运行。E-mail：xueyue0518@163.com
  刘阳（1993—），男，博士，讲师，主要研究方向：海上风电规划与优化运行。E-mail：liuyang_ssun@163.com
  符杨(1968—)，男，通信作者，博士，教授，主要研究方向：风力发电与电力系统规划等。E-mail：mfudong@126.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52177097);上海市教委自然科学重大项目(2021-01-07-00-07-E00122)
- DOI：10.7500/AEPS20240929002
  中图分类号：
- 收稿日期：2024-09-29，
  
  修回日期：2025-01-20，
  
  网络出版日期：2025-07-10，
  
  纸质出版日期：2025-09-10
- 稿件说明：
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黄玲玲,薛禹,刘阳等.计及陆上电网外送能力影响的海上直流系统经济并网规划[J].电力系统自动化,2025,49(17):56-67.

HUANG Lingling,XUE Yu,LIU Yang,et al.Economic Grid-connected Planning of Offshore DC System Considering Transmission Capability of Onshore Power Grid[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(17):56-67.
黄玲玲,薛禹,刘阳等.计及陆上电网外送能力影响的海上直流系统经济并网规划[J].电力系统自动化,2025,49(17):56-67. DOI： 10.7500/AEPS20240929002.

HUANG Lingling,XUE Yu,LIU Yang,et al.Economic Grid-connected Planning of Offshore DC System Considering Transmission Capability of Onshore Power Grid[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(17):56-67. DOI： 10.7500/AEPS20240929002.

摘要

当前柔性直流(VSC-HVDC)输电系统已逐渐成为大规模远海风电集群并网的主要方式之一。然而，由于换流站与高压直流海缆等建设成本高昂的问题，海上VSC-HVDC系统的经济并网规划一直是海上风电集群并网规划的核心问题之一。考虑到风电功率波动导致海上传输系统设备利用率不高，大规模海上风电并网下陆上电网因外送能力不足而导致海上风电弃风的现象逐渐凸显，以及电压源型换流站灵活有功-无功控制能力等，构建了一种融合“N+”原则与多回直流并网下公共耦合点有功-无功灵活运行域的海上风电场集群VSC-HVDC系统双层嵌套并网规划模型，通过对“N+”原则下的设备选型与海上VSC-HVDC系统换流站选址定容及拓扑的优化，从节省VSC-HVDC系统并网投资成本与改善陆上电网对海上风电消纳能量两方面，实现海上风电集群全寿命周期收益最优。

Abstract

Current voltage source converter based high-voltage direct current (VSC-HVDC) system has gradually become one of the main ways for the grid-connection of large-scale offshore wind power clusters. However

due to the high construction costs of converter stations and high-voltage direct current submarine cables

the economic grid-connected planning of offshore VSC-HVDC systems has always been one of the key issues in the grid-connected planning of offshore wind power clusters. Considering the low utilization rate of equipment for offshore transmission system caused by wind power fluctuations

the phenomenon of offshore wind power curtailment due to insufficient external transmission capacity in the onshore power grid under grid-connection of large-scale offshore wind power

and the flexible active-reactive power control capability of VSC stations

this paper constructs a bi-layer nested grid-connected planning model of VSC-HVDC system for offshore wind farm clusters that integrates the “N+” principle with the active-reactive power flexible operation region of the common coupling point under multiple DC integration. By optimizing the equipment selection under the “N+” principle and the siting

sizing and topology optimization of converter stations for the offshore VSC-HVDC system

from two aspects of saving investment costs in grid-connection of VSC-HVDC system and improving the energy consumption of offshore wind power by onshore power grids

the optimal life cycle benefits of offshore wind power clusters can be achieved.

关键词

Keywords

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